《预应力混凝土梁桥施工新工法及损伤检测与耐久性评估关键技术》

预应力混凝土梁桥是普遍存在的桥型,但是这种桥梁无论是在施工过程还是运营期都会因为结构受力产生裂缝或钢筋锈蚀导致的不同程度的损伤与病害。尤其是滨海环境影响下的桥梁损伤,病害严重后甚至造成了重大的工程事故和经济损失。预应力混凝土梁桥病害难以控制的原因在于:施工期质量控制水平待提升,病害发生机理不明确,病害评估方法不够准确、加固技术还存在一些缺陷。

项目联合该领域国内优势研究力量,通过产学研用联合科技攻关,依托一批国家重难点桥梁工程,通过近十年的科研攻关和工程实践,解决了一系列科技难题。主要创新如下:

1.突破了桥梁预应力管道压浆饱满度状况的定量检测技术难题。发展了预应力钢绞线由于注浆不密实而引起锈蚀的无损检测新技术;发明了钢筋混凝土预制箱梁外附振模板体系施工技术,提出了“模态识别法”检测预应力锈蚀;形成了注浆密实度的综合评价体系;研发了钢筋混凝土内钢筋锈蚀程度的监测装置。研究成果全面提升了预应力施工质量,丰富了预应力钢筋混凝土桥梁的无损检测技术。

2.解决了预应力混凝土桥梁开裂后损伤性能损伤识别难题。提出了基于模态柔度的灵敏度参数识别法;攻克了梁体裂后刚度损伤评估难题;揭示了桥梁裂缝开裂的机理问题,提出基于空间多重尺度的裂缝自修复的力学机理;解决了对自修复材料对钢筋混凝土梁修复效率的影响及其修复规律;创建了考虑复杂环境影响下的结构耐久性评估技术,形成了耐久性评估方法。研究成果为梁体裂缝、复杂环境下(如海水侵蚀作用)损伤对桥梁整体安全性能的定量评估奠定了坚实的理论基础。

3.攻克了预应力混凝土桥梁加固难题,创作性的提出了一种加固桥梁梁体的装置及其加固方法,基于自修复机理,建立温度场、应力场、海水环境、钢筋锈蚀共同作用下的力学模型,钢筋混凝土试验梁在自修复以后其结构的保护层起裂破坏机理和腐蚀钢筋的修复程度对结构承载体系的扰动;并建立自修复结构的全寿命预测模型及剩余寿命预测模型。该技术攻克了困扰工程界的加固难题。研究成果为预应力桥梁加固技术的推广提供了坚实的支撑。

项目整体成果已在丽水市G330桥梁维修加固工程(青田境)武监高速公路洪湖至监利段第一合同段、S7602青岛前湾港区2号疏港高速珠山立交及连接线工程蓬莱至栖霞高速公路路基、桥梁工程施工3标段G106京广线东明黄河公路大桥改造施工1标段、济南市二环南路道路建设工程西四标段桥梁工程、济南市工业北路快速路建设工程、莱阳市滨河大道五龙河大桥工程共取得了2.13亿的经济效益。

项目申请国家发明专利43项,且获得授权国家发明专利11项,发表论文共计115篇,其中SCI/EI检索20篇,其中JCR一区论文15篇,有力促进了行业科技进步,在桥梁工程领域起到了重要的引领和示范作用。

项目有力促进了行业科技进步,提升了中国预应力混凝土梁桥的病害防治和加固技术水平,在桥梁工程病害防治领域起到了重要的引领和示范作用。

成果说明

(1)丽水市G330桥梁维修加固工程(青田境)由溪口大桥维修加固工程和三脚湾桥维修加固工程所组成。溪口大桥桥梁全长528.5m,共32跨。该桥梁板存在大量纵横向钙化裂缝且超限,梁底板多条纵横向裂缝且钙化较为严重。在加固工程中采用新旧承台连接后浇带钢护板施工工法,经实践证明良好效果,取得经济效益344万元,采用一种基于桥梁安全性能的整体加固装置进行维修加固,取得经济效益459万元。 (2)武监高速公路洪湖至监利段第一合同段全长32.665km;高速公路;主要工程包括:路基填砂、路基防护、排水工程、互通立交

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